(57)【要約】【課題】  光電変換効率と耐ＥＭＩ性（耐ノイズ性）を両立させた太陽電池モジュールを提供すること。【解決手段】  裏面電極と、前記裏面電極の上に形成される光電変換部と、前記光電変換部の上に形成され、第１メッシュパターンを有する表面電極と、前記表面電極上に形成され、前記表面電極とは電気的に絶縁されるとともに接地され、平面視において前記表面電極の第１メッシュパターンと少なくとも一部が重複する第２メッシュパターンを有するシールド電極と  を含む、太陽電池モジュール。【選択図】図１
2010219194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面電極と、
前記裏面電極の上に形成される光電変換部と、
前記光電変換部の上に形成され、第１メッシュパターンを有する表面電極と、
前記表面電極上に形成され、前記表面電極とは電気的に絶縁されるとともに接地され、平面視において前記表面電極の第１メッシュパターンと少なくとも一部が重複する第２メッシュパターンを有するシールド電極と
を含む、太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＭＩ（Electro  Magnetic  Interference：電磁干渉）を低減するための電磁波シールドを有する太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、太陽光の下で利用されるため、周囲の様々な電子機器から電磁波の干渉（ＥＭＩ）の影響を受ける場合がある。電磁波は、太陽電池を電力供給源とする電子機器にノイズとして侵入するため、電子機器の正常な動作を妨げたり、故障や損傷の原因になる可能性があった。
【０００３】
このため、従来より、太陽電池の表面を電磁シールド層で覆い、太陽電池を電力供給源とする電子機器をＥＭＩから保護する太陽電池モジュールが提案されていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１８５７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の電磁シールド層は、太陽電池の表面の略全体に形成されていたため、太陽光の一部が電磁シールド層で吸収又は反射され、光電変換層に届く光量が低減されていた。これにより、太陽電池モジュールの光電変換効率の低下が生じていた。
【０００６】
本発明は、光電変換効率と耐ＥＭＩ性（耐ノイズ性）を両立させた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施の形態の一観点の太陽電池モジュールは、裏面電極と、前記裏面電極の上に形成される光電変換部と、前記光電変換部の上に形成され、第１メッシュパターンを有する表面電極と、前記表面電極上に形成され、前記表面電極とは電気的に絶縁されるとともに接地され、平面視において前記表面電極の第１メッシュパターンと少なくとも一部が重複する第２メッシュパターンを有するシールド電極とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光電変換効率と耐ＥＭＩ性（耐ノイズ性）を両立させた太陽電池モジュールを提供できるという特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態の太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【図２】本実施の形態の太陽電池モジュールを示す図であり、（ａ）は全体を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の一部分を拡大して示す図である。
【図３】本実施の形態の太陽電池モジュールを車両のルーフに搭載した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の太陽電池モジュールを適用した実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、本実施の形態の太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。本実施の形態では、太陽電池モジュール１００を車両のルーフに搭載した形態について説明する。
【００１２】
本実施の形態の太陽電池モジュール１００は、裏面シート１０１、透明樹脂膜１０２Ａ、太陽電池セル１１０、及びカバーガラス１２０を重ね合わせた構造を有する。
【００１３】
裏面シート１０１は、太陽電池モジュール１００を車両のルーフに搭載するためのベースとなるシート状の部材である。この裏面シート１０１としては、例えば、樹脂製のシートを用いることができる。
【００１４】
透明樹脂膜１０２Ａは、裏面シート１０１の上に透明樹脂が充填されて形成される樹脂膜であり、充填材料としては、例えば、ポリエステルを用いることができる。この透明樹脂膜１０２Ａは、太陽電池モジュール１００の製造工程で、裏面シート１０１と太陽電池セル１１０とを接着するために間に充填される。
【００１５】
なお、透明樹脂膜１０２Ａは、後述する透明樹脂膜１０２Ｂと同一のものであり、透明樹脂膜１０２Ｂは、太陽電池セル１１０とカバーガラス１２０とを接着するために充填される。透明樹脂膜１０２Ａ及び１０２Ｂを用いて裏面シート１０１、太陽電池セル１１０、及びカバーガラス１２０を接着する工程は同時に行われるものであり、透明樹脂膜は、太陽電池セル１１０の側面にも形成されてもよい。
【００１６】
太陽電池セル１１０は、裏面電極１１１、ｐ型半導体層１１２、ｎ型半導体層１１３、反射防止膜１１４、及び表面電極１１５を含む。裏面電極１１１と表面電極１１５には、太陽電池セル１１０を電力供給源とする電子機器２００が接続される。
【００１７】
裏面電極１１１は、太陽電池セル１１０の入射方向における裏面（背面）側の電極であり、例えば、ｐ型半導体層１１２の裏面側にアルミ薄膜を蒸着することによって形成することができる。裏面電極１１１は、ｐ型半導体層１１２及びｎ型半導体層１１３のｐｎ接合部に生じるキャリアのうち、正孔を取り出すための電極であるとともに、図中上方から入射して光電変換部となるｐ型半導体層１１２及びｎ型半導体層１１３を透過した太陽光を反射して再びｐ型半導体層１１２とｎ型半導体層１１３の接合部に入射させる反射板としての機能を有する。
【００１８】
ｐ型半導体層１１２は、不純物（典型的にはボロン（Ｂ））の注入により、導電型がｐ型にされたシリコン半導体層である。このｐ型半導体層１１２は、例えば、単結晶シリコンに不純物を注入したものであってもよいし、ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法により成膜された微結晶シリコン、多結晶シリコン、又はアモルファスシリコン製の半導体層であってもよい。
【００１９】
ｎ型半導体層１１３は、不純物（典型的には燐（Ｐ））の注入により、導電型がｎ型にされたシリコン半導体層であり、ｐ型半導体層１１２に積層される。このｎ型半導体層１１３は、例えば、単結晶シリコンに不純物を注入したものであってもよいし、ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法により堆積された微結晶シリコン、多結晶シリコン、又はアモルファスシリコン製の半導体層であってもよい。
【００２０】
反射防止膜１１４は、ｎ型半導体層１１３の表面で太陽光が反射されるのを防止するために形成されており、例えば、ＣＶＤ法によって成膜される窒化シリコン（ＳｉＮ）を用いることができる。この反射防止膜１１４は、反射を防止して太陽光を効率よくｎ型半導体層１１３及びｐ型半導体層１１２内に導入するために設けられているため、光透過率が高く光吸収が少ない膜が好ましい。
【００２１】
表面電極１１５は、太陽電池セル１１０の入射方向における表面（前面）側の電極であり、メッシュ状に形成されている。なお、図１は断面図であるため、メッシュ状に形成された表面電極１１５の断面をドットを付して示す。また、説明の便宜上、表面電極１１５として断面を９本分だけ示してある。
【００２２】
この表面電極１１５は、例えば、反射防止膜１１４の上面に蒸着した導電性膜（典型的にはＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）：酸化インジウムスズ）又はアルミニウム製の電極をフォトリソグラフィ法によりエッチングすることにより、メッシュパターンに成形される。表面電極１１５は、ｐ型半導体層１１２及びｎ型半導体層１１３のｐｎ接合部に生じるキャリアのうち、電子を取り出すための電極である。
【００２３】
なお、表面電極１１５のメッシュパターンについては、図２を用いて後述するが、例えば、線幅１０μｍで、メッシュの開口が３００μｍ角となるように、パターニングされる。
【００２４】
カバーガラス１２０は、シールド電極１２１及び表面ガラス板１２２を含み、太陽電池セル１１０とカバーガラス１２０との間には、透明樹脂膜１０２Ｂが充填される。
【００２５】
透明樹脂膜１０２Ｂは、上述のように、太陽電池セル１１０とカバーガラス１２０とを接着するために用いられることに加えて、シールド電極１２１と表面電極１１５の間の電気的な絶縁を確保するために設けられている。
【００２６】
シールド電極１２１と表面電極１１５は、ともにメッシュ状に形成されるため、メッシュの表面には凹凸がある。このため、例えば、ポリエステルを充填することにより、太陽電池セル１１０とカバーガラス１２０との接着と、シールド電極１２１と表面電極１１５の間の電気的な絶縁を同時に実現することができる。
【００２７】
この透明樹脂膜１０２Ｂは、太陽電池セル１１０の光入射側に充填されるため、太陽光の透過率が高いものであることが好ましい。
【００２８】
なお、シールド電極１２１と表面電極１１５の間の電気的な絶縁を確保するために、透明樹脂膜１０２Ｂに加えて、あるいは、透明樹脂１０Ｂの代わりに、例えば、シールド電極１２１の裏面（背面：図中で下の面）側に形成される透明な酸化膜、又は、シールド電極１２１の裏面側を熱酸化することによって絶縁層を形成してもよい。透明樹脂膜１０２Ｂの代わりに酸化膜又は絶縁層を形成する場合には、シールド電極１２１と表面電極１１５の間を透明な接着剤で接着すればよい。
【００２９】
シールド電極１２１は、太陽電池セル１１０を電磁波から保護するためのメッシュ状の電極であり、接地電位に保持される。シールド電極１２１は、例えば、銅を蒸着した後にフォトリソグラフィ法によりエッチングすることにより、メッシュパターンに成形される。なお、図１は断面図であるため、メッシュ状に形成されたシールド電極１２１の断面を黒く塗り潰して示す。また、説明の便宜上、シールド電極１２１として断面を９本分だけ示してある。
【００３０】
このシールド電極１１２は、太陽電池セル１１０のＥＭＩ（電磁干渉）を低減するために設けられており、太陽電池セル１１０を電力供給源とする電子機器２００をノイズから保護する。シールド電極１２１の大きさは、例えば、長さ１．１ｍ、幅０．７ｍで、そのうち長さ１ｍ、幅０．６ｍの部分がメッシュ状の電極部であり、周囲に幅５ｃｍの導電部を有する。この導電部は、メッシュを有しない。
【００３１】
なお、シールド電極１２１のメッシュパターンについては、図２を用いて後述するが、例えば、線幅１０μｍで、メッシュの開口が３００μｍ角となるようにパターニングされ、平面視で表面電極１１５と重なるように配列される。
【００３２】
また、ここでは、シールド電極１２２が銅製である形態について説明するが、可視光線を吸収する材質で形成すれば、表面電極１１５が光入射側から見えなくなり、太陽電池接１１０の色（黒色）と色味が近くなるため、見た目が良くなる。
【００３３】
表面ガラス板１２２は、太陽電池モジュール１００の保護用に配設されるガラス板であり、例えば、厚さ２ｍｍ、長さ１ｍ、幅０．６ｍの板ガラスを用いることができる。本実施の形態では、太陽電池モジュール１００を車両のルーフに搭載するため、表面ガラス板１２２の形状は、車両のルーフ形状に合わせて三次元的に成形されていてもよい。
【００３４】
このような太陽電池モジュール１００に図中上方から太陽光が入射すると、太陽光はメッシュ状のシールド電極１２１及び表面電極１１５を透過し、ｐ型半導体層１１２及びｎ型半導体層１１３に入射する。ｐ型半導体層１１２及びｎ型半導体層１１３のｐｎ接合面では、光電変換によりキャリア（電子・正孔対）が発生し、これが電流となって電子機器２００に電力が供給される。
【００３５】
また、太陽電池モジュール１００の表面側から電磁波が伝搬された場合は、シールド電極１２１で電磁波が吸収され、太陽電池セル１１０への電磁波の侵入を遮断できるため、太陽電池セル１１０の耐ＥＭＩ性（耐ノイズ性）を確保することができる。
【００３６】
次に、図２を用いて表面電極１１５のメッシュパターンとシールド電極１２１のメッシュパターンについて説明する。
【００３７】
図２は、本実施の形態の太陽電池モジュールを示す図であり、（ａ）は全体を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の一部分を拡大して示す図である。なお、表面電極１１５のメッシュパターンとシールド電極１２１のメッシュパターンを説明する便宜上、図２（ｂ）には、実際には重ねられている太陽電池セル１１０とカバーガラス１２０とを並べて示す。
【００３８】
図２（ａ）に示すメッシュ状のラインは、表面電極１１５及びシールド電極１２１が形成される領域を表す。表面電極１１５及びシールド電極１２１は、線幅１０μｍで、メッシュの開口が３００μｍ角となるようにパターニングされており、表面電極１１５の第１メッシュパターンと、シールド電極１２１の第２メッシュパターンとは、平面視で重なるように配列されている。
【００３９】
また、メッシュパターンの周囲にある黒い帯状の部分は、シールド電極１２２の周囲に接続された幅５ｃｍの導電部１２１Ａである。
【００４０】
なお、太陽電池モジュール１００の長さは１．１ｍ（図中横方向の長さ）、幅は０．７ｍ（図中縦方向の長さ）であるため、図２（ａ）では、表面電極１１５及びシールド電極１２１が形成される領域を拡大して示す。
【００４１】
図２（ｂ）に拡大して示すように、表面電極１１５及びシールド電極１２１は、線幅１０μｍで、メッシュの開口が３００μｍ角となるようにパターニングされるとともに、平面視で表面電極１１５の第１メッシュパターンとシールド電極１２１の第２メッシュパターンとは完全に一致するように配列されている。
【００４２】
このように、メッシュ状の表面電極１１５及びシールド電極１２１は、線幅がメッシュの開口の３０分の１と極めて細いため、表面電極１１５及びシールド電極１２１による太陽光の吸収は殆ど無視でき、太陽光を効率的にｐ型半導体層１１２及びｎ型半導体層１１３のｐｎ接合面に誘導することができる。
【００４３】
これにより、太陽電池セル１１０の光電変換効率を維持することができる。
【００４４】
また、シールド電極１２１は、線幅１０μｍで、メッシュの開口が３００μｍ角で形成されているため、太陽電池モジュール１００の表面側から電磁波が伝搬してきても、シールド電極１２１で吸収され、太陽電池セル１１０への電磁波の侵入を遮断できるため、太陽電池セル１１０の耐ＥＭＩ性（耐ノイズ性）を確保することができる。
【００４５】
なお、以上では、表面電極１１５及びシールド電極１２１は、ともに線幅１０μｍで、メッシュの開口が３００μｍ角となるようにパターニングされるとともに、表面電極１１５の第１メッシュパターンとシールド電極１２１の第２メッシュパターンとが平面視で完全に一致するように配列される形態について説明した。
【００４６】
しかしながら、表面電極１１５及びシールド電極１２１の線幅は同一でなくてもよい。また、メッシュの開口寸法についても同一でなくてもよく、例えば、いずれか一方が他方の整数倍の寸法に設定されてもよい。これらの数値は、太陽電池モジュール１００の使用に応じて任意に設定することができる。
【００４７】
また、表面電極１１５の第１メッシュパターンとシールド電極１２１の第２メッシュパターンとが平面視で完全に一致していなくてもよく、重複部分を有するように配列されてもよい。
【００４８】
また、表面電極１１５の第１メッシュパターンとシールド電極１２１の第２メッシュパターンとが平面視で完全に一致するように、又は、重複部分を有する領域は、図２（ａ）に示す長さ１ｍ、幅０．６ｍの領域のうちの一部分であってもよい。
【００４９】
図３は、本実施の形態の太陽電池モジュールを車両のルーフに搭載した状態を示す図である。
【００５０】
太陽電池モジュール１００は、車両４００のルーフに搭載される。この場合、例えば、シールド電極１２１の周囲の導電部１２１Ａを導電性接着剤で車体のルーフ部分に電気的に接続すれば、シールド電極１２１を低抵抗で接地電位に保持することができ、耐ＥＭＩ性を向上させることができる。なお、シールド電極１２１の接地する手法は、ここに示す手法に限られるものではない。
【００５１】
このため、車両の周囲に電磁波発生源が存在している状況においても、シールド電極１２１で電磁波が吸収されるため、太陽電池モジュール１００を介して電子機器２００が電磁波のノイズを受けることを効果的に防ぐことができる。特に、車両の場合は、太陽電池モジュール１００を電力供給源とする電子機器２００としては、様々な電子デバイスのＥＣＵ(Electronic  Control  Unit)やセンサが接続される場合がある。
【００５２】
ＥＣＵは、図示しないバスを介して互いに接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを中心として構成されるため、電磁波によるノイズを受けると損傷を受けるおそれがある。また、センサにはＬＳＩや電子素子等を含むものがあるため、電磁波によるノイズを受けると損傷を受けるおそれがある。
【００５３】
しかしながら、本実施の形態の太陽電池モジュール１００によれば、シールド電極１２１で耐ＥＭＩ性を確保することができるので、ＥＣＵやセンサをＥＭＩから保護することができる。
【００５４】
また、これとは逆に、シールド電極１２１は、太陽電池セル１１０を介して電磁波が放射されることも防ぐことができるため、他の車両や車両の周囲の電子機器への電磁波の放射を抑制することができる。
【００５５】
また、図３に示すように、太陽電池モジュール１００を車両４００に搭載する場合は、太陽電池モジュール１００よりも車体の方が熱伝導率が大きいため、太陽電池モジュール１００を放熱することができ、これにより、光電変換効率が改善される。
【００５６】
以上、本実施の形態では、太陽電池モジュール１００を車両４００のルーフに搭載する形態について説明したが、搭載箇所はルーフに限られず、例えば、ボンネットやトランクリッドの上面であってもよい。
【００５７】
また、以上では、本実施の形態の太陽電池モジュール１００を車両４００に搭載する形態について説明したが、本実施の形態の太陽電池モジュール１００は、車両４００以外にも適用可能である。すなわち、耐ＥＭＩ性（耐ノイズ性）を確保する必要がある電子機器を含むのであれば、例えば、二輪車、電車、ビルや住宅用建物等の種々の建築構造物等の車両以外のものにも適用することができる。
【００５８】
なお、以上の説明における各部の寸法は一例に過ぎず、その数値以外の値を除外する趣旨ではない。
【００５９】
以上、本発明の例示的な実施の形態の太陽電池モジュールについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１００  太陽電池モジュール
１０１  裏面シート
１０２Ａ、１０２Ｂ  透明樹脂膜
１１０  太陽電池セル
１１１  裏面電極
１１２  ｐ型半導体層
１１３  ｎ型半導体層
１１４  反射防止膜
１１５  表面電極
１２０  カバーガラス
１２１  シールド電極
１２２  表面ガラス板
２００  電子機器
【図１】
2010219194.tif 000003
【図２】
2010219194.tif 000004
【図３】
2010219194.tif 000005